I ricercatori dell'ETH di Zurigo hanno sviluppato una molecola che emette fluorescenza dove si sta formando nuovo tessuto nel corpo. Oltre ad aiutare a rilevare i tumori, la molecola potrebbe svolgere un ruolo significativo nella ricerca sui disturbi della guarigione delle ferite.

Il collagene è la proteina più abbondante nel corpo umano. Costituisce un terzo del contenuto proteico e i singoli filamenti si assemblano per formare fibre stabili che danno struttura al tessuto connettivo come la pelle, tendini, cartilagine e ossa. I ricercatori dell'ETH di Zurigo hanno ora sviluppato una molecola multicomponente che interagisce con il collagene e può essere utilizzata per illuminare la crescita di nuovi tessuti nel corpo.

I nostri corpi iniziano a produrre più collagene man mano che le ferite guariscono o quando i tumori crescono. Durante questo processo, le molecole di collagene fibroso si incrociano per creare fibre stabili. Ciò richiede enzimi LOX, che ossidano alcuni siti nelle molecole di collagene. Successivamente, i siti chimicamente alterati su diversi filamenti di collagene reagiscono tra loro, facendo fondere insieme i fili.

Sensore combinato con peptide funzionale

Guidati dalla professoressa Helma Wennemers, professore al Laboratorio di Chimica Organica dell'ETH di Zurigo, il team di ricercatori ha sviluppato una molecola sensore con fluorescenza inducibile. La molecola in sé non è fluorescente, ma dopo aver reagito con l'enzima LOX, comincia ad accendersi. In questo modo, la molecola sensore funge da marker per l'attività LOX. Prossimo, gli scienziati hanno combinato questa molecola con un breve peptide fibroso simile al collagene. Hanno coniugato questo peptide con un cosiddetto gruppo reattivo che reagisce con il collagene solo se quest'ultimo è stato ossidato.

In collaborazione con i ricercatori del gruppo guidato da Sabine Werner, Professore di Biologia Cellulare, gli scienziati hanno condotto esperimenti con topi alla cui pelle era stata iniettata la molecola multicomponente. Hanno anche eseguito esperimenti in vitro con sezioni di tessuto. Le loro indagini hanno rivelato che la molecola si ancora alle fibre di collagene dove si sta formando nuovo tessuto. E si accende quando un nuovo tessuto inizia a crescere e si sta formando l'enzima LOX. "Grazie al suo design modulare con tre componenti:il sensore, il peptide e il gruppo reattivo:il nostro sistema è eccezionalmente specifico e preciso, "dice Matthew Aronoff, scienziato senior nel gruppo di Wennemers e autore principale dello studio.

Applicazioni in oncologia e guarigione delle ferite

Poiché il nuovo tessuto si forma principalmente ai margini dei tumori man mano che crescono, un'applicazione per la nuova molecola è negli esami bioptici per mostrare i confini di un tumore. "Una delle nostre visioni è che un giorno i chirurghi utilizzeranno questa molecola in una sala operatoria per rimuovere un tumore, " dice Wennemers. La molecola mostrerebbe ai chirurghi il confine del tumore e li aiuterebbe a rimuoverlo del tutto.

Altre potenziali applicazioni per la nuova molecola marcatore sono nel campo della guarigione delle ferite, ad esempio per indagare sulla formazione dei tessuti in generale o sui disturbi della guarigione in pazienti affetti da diabete o altre malattie. Tali questioni vengono affrontate anche nell'ambito del progetto di ricerca interdisciplinare sulla pelle Skintegrity, in cui è coinvolto il Politecnico federale di Zurigo.

Dopo aver richiesto un brevetto per il loro sistema, gli scienziati stanno attualmente esplorando varie opzioni per portarlo sul mercato e svilupparlo per una gamma più ampia di applicazioni.